在线装置-容性设备原理

运行情况分析
• ②介质损耗 • 容性设备的带电监测的介质损耗也受诸多 因素影响，其分散性较大，个别设备变化 在±1%之间。 • 在线监测的介质损耗分散性较小，变化趋 势相对比较稳定。数值与停电预防性试验 数据相比，其测量偏差平均在±0.5%以内 ，但仍偏大，测试数据的准确性还有待提 高，可作为设备状态的参考值加以使用。
二、设计选型的基本原理
测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种 传统的、十分有效的方法。绝缘能力的下降直接 反映为介损增大，进一步就可以分析绝缘下降的 原因，如绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等 。测量介损的同时，也能同时计算得到设备的电 容量，如果多个电容屏中的一个或几个发生短路 、断路，电容量就会有明显的变化，因此电容量 对于判断设备的绝缘也是一个重要的参数。
电流互感器、耦合电容器、套管等容 性设备在线监测设备原理
主要内容
一、概述
二、设计选型的基本原理 三、运行情况分析
四、问题分析及解决方式
五、问题分析及解决方式 六、判据修订
一、概述
电力系统中,高压容性设备是指某些绝缘结构可视为一组 串联电容的设备，包括变压器套管、电流互感器（CT）、耦 合电容器（OY）等，数量在变电站中占较大比重，它们的绝 缘状态是否良好直接关系到整个变电站能否安全运行，因而 对其绝缘状态进行监测具有重点的意义。 通过对容性设备泄漏电流、电容量、介损的监测可以发 现尚处于早期发展阶段的缺陷。绝缘材料的介质损失角正切 (tgδ)是反映高压电气设备绝缘性能的一项重要指标，通过 测量tgδ可以发现电力设备绝缘系统的整体性缺陷或较大的 集中性局部缺陷。
（1）在线监测系统采用母线PT二次测量端子抽取电压作为标准 比较信号，基准电压信号在长距离的传送过程中易受电磁场干扰的影 响 ，会引起相应的角差变化，从而引起介质损耗角的测量偏差，有 可能导致介损测量结果失真，甚至出现负值。 （2）过零比较器的失调电压 若过零比较器的失调电压较高，则比较器的翻转时刻与实际过零 时刻将有差别，并且这种差别与信号的大小密切相关。输入信号较小 时误差较大，输入信号较大时误差较小。为消除这种误差，必须尽可 能减小比较器的失调电压，同时还应对输入信号作适当的放大。 （3）过零点的偏移 该系统通过捕捉基波过零点实现相位和时间的转换。但在实际 的tan δ测量中常会由于零点漂移和波形畸变而导致信号过零点的偏 移；当系统接地不当时会发生信号零点漂移以致出现交流信号正半周 和负半周不相等的情况。如果两路信号的零点偏移程度不同，就会产生 极大的测量误差。
运行情况分析
（2）不同测量方法得到的数据比对分析 对部分电业局（泉州局、厦门局）容性设备进 行在线监测、带电测试、停电对比试验，分析如下： 电容量 在线监测数据与容性带电测试数据进行比对，在线监 测的容性设备的电容量与带电测试及停预防性试验的 相对误差平均都在±3%以内，绝对值误差在±30pF 以 内。初步结论当前在线监测的电容量数据是可以使用 的，且可以完全等效于带电测试和停电预防性试验。
样本总数 656 偏差统计
80%个数 524 属于 -0.60～1.0
90%个数 590 属于 -0.60～1.2
Hale Waihona Puke Baidu
95%个数 623 属于 -2.4～1.2
98%个数 642 属于 -3.3～ 2.1
图8 110kVCT的介损的在线数据统计偏差分布图
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四．问题分析及解决方式 1 、关于介损负值的分析
SC Tanδ=Tan(π/2-Ph)
U Cx
设计选型的基本原理
（2）泄漏电流 在容性设备末屏底部与地之间串接一个泄漏电流监测装置 ，对它实行连续在线监测。 （3）电容量 • 电容量采用公式 C=Ix/(Uω)求得 公式中 Ix-------------设备的泄漏电流 U--------------电力系统电压 ω-------------电力系统角频率 Ix、U的获得比较简单，测量误差主要由电压、电流传感 器、变电站PT比差引起，电压、电流的比差皆≤0.1%，PT 的比差≤0.2%，整个误差ε≤0.4%。因此，电容量的测试结 果准确度高，分散性小。
样本 总数 498 偏差 统计 80%个 90%个 95%个 98%个 数 数 数 数 398 属于 -0.35 ～ 0.05 448 属于 -0.35 ～ 0.4 473 属于 -0.85 ～ 0.65 488 属于 -1.25 ～ 1.2
图7 220kVCT的介损的在线数据统计偏差分布图
运行情况分析
设计选型的基本原理 • （1）介损的测量
要实现电容型设备介质损耗参数的在线监测，关键技术是如何准确获得 并求取两个工频基波电流信号的相位差。 测量原理如下图： 电容型设备的介损测量 220Vac 通常需要选用母线电压Un作为 PT Is Is Rs Rs R F 相位测量的基准。中央监控器 LC1 LC2 Ix SC只需通过现场通讯总线读取 Un In CT CT CT CT Us Ux Un Us LC1、LC2对应的相位测量结果， A/D A/D 即可计算出电容型设备末屏电流 FFT FFT 信号Ix相对于母线电压Un的相位 Ph(n-s) Ph(x-s) RS485 差Ph，从而获得其介质损耗Tanδ Ph=Ph(x-s) - Ph(n-s) 和电容量Cx等绝缘参数。
运行情况分析
• （3）介损数据纵向比较分析 同时对容性设备的纵向比进行分析，统计全省110kV、220kV的CT、 OY、套管共1624个容性设备样本的4872个数据进行统计分析，分析 其数据分布情况和与当前软件初值进行比较分析，初步得出的结论为 ：容性设备中90%的220kV CT设备介损值与当前软件初值差在±0.4% 以内（见图7），可以满足设备稳定性要求。
设计选型的基本原理
• 容性设备的介损测量等效电路及相量图：
• 其中C为等效电容，δ 为介质损耗角，θ 为电压U 与电流I的相位差。介质损耗 角为δ=（π/ 2）-θ • 过零比较法比较施加于介质上的电压和电流过零时刻t1、t2，求得二者过零 时刻的相位差θ=2π(t1-t2) /T(T为U和I的信号周期)，从而求得介质损耗角。